【研究領域課題番号】19K21846 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超伝導 / トポロジカル物性 / ノーダルリング半金属 / トポロジカル超伝導 / トポロジカル半金属 / ディラック電子系

【研究成果の概要】

波数空間において円環状に繋がったディラック点：ノーダルリングをもつ物質系におけるトポロジカル超伝導の発現を目指した。様々な元素を置換したCaAgP単結晶を合成し、低温物性の測定を行った結果、Pd置換したCaAgPにおいて約1.5 Kにおける超伝導転移を発見した。Pd置換したCaAgPでは極めて高い移動度をもつ電子キャリアが存在するため、ノーダルリング半金属がもつトポロジカルな表面状態と超伝導の関連が興味深い。また、元素置換したTa2Pd3Te5と、Nb2Pd3Te5の多結晶試料が2から4 Kでバルク超伝導転移を示すことを発見した。スピンホール絶縁体や励起子絶縁体の物理との関連が興味深い。

【研究の社会的意義】

本研究におけるPd置換したCaAgPにおける超伝導の発見は、これまでにないノーダルリング系ならではのトポロジカル物性の実験的な確立や、実験可能なトポロジカル超伝導の新候補物質の実現に繋がりうる成果であり、物性物理の基礎学理の観点から学術的意義を有する。また、元素置換したTa2Pd3Te5とNb2Pd3Te5は励起子絶縁体やスピンホール絶縁体に関連がある物質系で発見された新超伝導体である。これらの特異な物理現象と超伝導の関係を明らかにし得る格好の系といえ、こちらも物性物理の基礎学理の観点から十分な学術的な意義を有すると考える。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】25220709 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子性導体 / 強相関電子系 / 誘電物性 / 電荷ガラス / Dirac電子系 / スピン液体 / 超伝導 / 分子性物質 / 可制御性 / 誘電性 / ディラック電子 / モット転移 / ディラック電子系 / 有機導体

【研究成果の概要】

我々は、分子性物質の構造的な可制御性を利用することで、誘電性、伝導性、磁性、半導体といった既成の学問分野の境界領域に潜む未知の物性を発掘し、物質科学における新たな研究の潮流を創出することを目指した。その結果、電子移動型強誘電体における新奇な電気的/磁気的励起の発見、電子系におけるガラス形成の学理構築、質量ゼロのDirac電子系における特異な電子相関効果の発見、スピン液体と金属状態の共存状態の発見等、分野を跨ぐ成果を得た。これらの成果は、物性科学における新たな境界領域のシーズとなることが期待される。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2013-05-31 - 2018-03-31

【配分額】219,050千円 (直接経費: 168,500千円、間接経費: 50,550千円)

【研究分野】無機材料・物性

【研究領域課題番号】25420705 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Rydberg状態 / 水素 / ホスト－ゲスト / Antiperovskite / 金属絶縁体転移 / プラズマ処理 / マンガン / ヘテロ接合講師 / 格子間水素 / ヘテロ接合 / アンチペロブスカイト / 水素ドープ / 励起状態 / 超伝導 / リュードベリ状態 / ディラック電子 / 逆ペロブスカイト / 窒化物 / 格子欠損 / インターカレーション / 希ガス元素 / 電子励起 / 蓄電デバイス / Dirac電子

【研究成果の概要】

Ryudberg状態の水素原子を構造に取り込むホスト-ゲスト物質系を設計し、その高エネルギー励起状態による巨大起電力が期待される革新的電池系の設計を試みた。大きな格子間空隙をもつ遷移金属Antiperovskite窒化物Mn3Cu1-xGeNにおいてDC水素プラズマ処理により、結晶格子は不可逆的に膨張することを発見し、この原因が結晶格子内に取り込まれた水素が1s2のH-の状態をとることによると結論した。光物性および電気物性評価から、このMn3Cu1-xGeN系は水素による格子の膨張に伴い金属からワイドギャップ半導体に転移することを示したが、そのRydberg状態の確認には至らなかった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】22224006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子性固体・有機導体 / 電気・磁気的機能 / 有機電子材料・素子 / 超伝導 / 光誘起相転移 / 圧力効果 / 強相関電子系 / 臨界現象 / 分子性導体 / ディラック電子系 / キャリア注入 / モット転移 / 電界効果トランジスタ / 電荷秩序

【研究成果の概要】

本研究は、分子系π電子物性の可能性を、物質開発および物性開発の両面から徹底的に追求することを目指した。物質開発においては、新たなデュアル機能π電子系（単一の結晶内で、一種類のπラジカルが分子配列の違いによって二つの異なった物性を示す系）や世界初の単一成分分子性超伝導体を発見した。物性開発では、まず界面π電子の機能として、π電子系で世界初めての電場誘起超伝導を実現し、さらに光で超伝導をON/OFFする光駆動型トランジスタの開発に成功した。また、多層ディラックπ電子系における量子ホール効果の観測やπ電子系金属におけるフェルミ端の初の観測等に成功し、π電子物性の可能性を大きく拡げることができた。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】217,750千円 (直接経費: 167,500千円、間接経費: 50,250千円)